RESUMOS RESUMO

RESUMO

O nariz é o primeiro órgão respiratório a entrar em contacto com o ar e com as diferentes substâncias que este transporta e é também o primeiro órgão respiratório alvo de variações físicas da atmosfera.

Na Medicina naval tem particular importância o efeito das variações de pressão atmosférica, devido às missões que são desempenhadas em meio disbárico e às actividades dentro de câmaras hiperbáricas. A respiração de oxigénio a 100% em pressões atmosféricas de 2,5 ATA permite saturar a hemoglobina e aumentar em cerca de 17,5 vezes a quantidade de oxigénio dissolvido no plasma.

Para além da farmacodinamia do oxigénio em condições hiperbáricas, considerámos importante apreciar a resposta da mucosa nasal saudável a fármacos de aplicação tópica nasal. Seleccionámos fármacos de diferentes grupos farmacológicos: Furoato de Mometasona (FM), a Azelastina (AZ) e a Calcitonina de Salmão (CS).

Tendo por base a hipótese de que a aplicação de fármacos na mucosa respiratória nasal não é inócua, este trabalho tem como objectivo a caracterização clínica e morfológica dos efeitos dos fármacos seleccionados, nos seguintes parâmetros: estudo microscópico e ultrastrutural, caracterização imunohistoquímica e avaliação fisiológica do débito nasal na oxigenoterapia hiperbárica (OHB).

Após apreciação e aprovação pela Comissão de Ética do Hospital da Marinha, desenhámos um estudo humano em que todos os intervenientes deram o seu consentimento informado e um estudo animal, para responder aos objectivos traçados: No estudo humano, com fármacos aplicados em nebulização, seleccionámos 4 grupos de 8 indivíduos, aos quais foi realizada biopsia da porção anterior do corneto nasal inferior, após 14 dias de administração de solução salina (0,9% NaCl), FM, AZ ou CS.

No estudo morfológico humano, com oxigénio hiperbárico, escolhemos 2 grupos de 9 indivíduos. Um grupo realizou 15 sessões de OHB de 100 minutos e o outro constituiu o grupo de controlo, ao qual não foi administrado oxigénio, nem sofreu variações provocadas da pressão atmosférica. A biopsia da porção anterior do corneto inferior foi bilateral, para avaliação por microscopia óptica e electrónica de transmissão.

O estudo animal foi efectuado com 3 grupos de 8 ratos de linhagem Wistar. O grupo de controlo não foi submetido a exposição ao oxigénio ou a variações de pressão, um grupo completou uma única sessão de OHB, de 485 minutos, segundo a tabela 6 alargada da marinha de guerra americana para o tratamento da síndrome de descompressão e o último grupo cumpriu 30 sessões diárias de 100 minutos de OHB. Procedeu-se a colheita da concha nasalis ventralis que corresponde ao corneto inferior, bilateralmente.

A análise estatística dos resultados foi elaborada com recurso ao teste de t, considerando-se um valor de p<0,05 para indicar um significado estatístico. A distribuição de Bernoulli foi usada para avaliar o significado estatístico da presença de inflamação. Para o estudo funcional do débito nasal em doentes submetidos a OHB, recorreu-se à avaliação, previamente validada, do pico inspiratório nasal, com o aparelho In-checktm ATS97 (Clement Clarke International, UK). Verificámos um aumento de 149,4 + 12,0 l/min ao nível do mar antes do início do tratamento, para 176,4 + 16,0 l/min na pressão máxima a respirar oxigénio a 100%. Este aumento de 18% é estatisticamente significativo (p = 0,001). Após a sessão de OHB o pico inspiratório nasal era de 158,4 + 13,0 l/min; este aumento de 6% em relação ao valor antes da sessão também é estatisticamente significativo (p = 0,007).

No estudo humano, com fármacos aplicados em nebulização, verificámos uma infiltração do epitélio e do córion por leucócitos polimorfonucleares (PMN) e uma infiltração estritamente do córion por linfócitos, ao contrário do que se passava nos controlos.

No estudo morfológico humano, com oxigénio hiperbárico, demonstrámos um aumento significativo da espessura da membrana basal de 36%, um infiltrado inflamatório por PMN, de grau moderado, do epitélio e do córion da mucosa respiratória nasal e uma pequena percentagem de células epiteliais (inferior a 10%), com edema da membrana ciliar, fusão da membrana de cílios adjacentes e falta de pares de microtúbulos centrais ou periféricos, em relação ao grupo de controlo.

No estudo em animais verificámos que, nos submetidos a tratamento crónico, a mucosa respiratória nasal apresentava, tal como nos humanos, um infiltrado leucocitário estatisticamente significativo. Este era de grau ligeiro, formado por PMN e linfócitos. Encontrámos ainda uma significativa elevação da espessura do epitélio neste grupo. Nos animais, submetidos a apenas uma sessão prolongada de OHB, não se encontraram quaisquer alterações morfológicas. Na avaliação ultrastrutural, não foram identificadas alterações em qualquer dos grupos estudados.

Deste conjunto de resultados concluímos que a aplicação de fármacos como o FM, AZ ou CS na mucosa respiratória nasal está associada a uma resposta inflamatória precoce, inespecífica e transitória. Esta verifica-se também nos tratamentos crónicos por OHB nos humanos e nos ratos, podendo-se atribuir à sinergia da elevação da pressão atmosférica e da respiração do oxigénio a 100%. Na OHB aplicada de forma aguda, seguindo um protocolo longo de tratamento da síndrome de descompressão, não se encontraram alterações na mucosa nasal, após estudo por microscopia óptica e electrónica de transmissão. Este resultado pode dever-se à respiração intercalar de ar e/ou ao desmame de pressão que se verifica ao longo do tratamento.

SUMMARY

The nose is the first respiratory organ to enter in contact with the air and with different substances that it carries and it is also the first respiratory organ to be the target of physical variations of the atmosphere.

In naval Medicine the effect of the variations in atmospheric pressure is particularly important because of the missions that are performed in dysbaric environment and of the activities in hyperbaric chambers. The oxygen breathed at 100% in atmospheric pressures of 2,5 ATA allows the saturation of the hemoglobin and the increment in about 17,5 times the amount of oxygen dissolved in the plasma.

In addition to the pharmacodynamics of the oxygen in hyperbaric conditions, we considered of importance to appreciate the answer of the healthy nasal mucosa when stimulated with medicines of topical nasal application. We selected medicines of different pharmacological groups: Mometasone Furoate (MF), Azelastine (AZ) or Salmon Calcitonin (SC).

Starting from the hypothesis that the application of medicines in the respiratory nasal mucosa is not harmless, this investigation aims to characterize the clinical and morphological effects of the selected medicines in the following parameters: microscopic and ultrastructural study, immunohistochemical characterization and physiologic evaluation of the nasal debit in the hyperbaric oxygen therapy (HBO).

Following the appreciation and approval of the Ethics Committee of the Navy Hospital, we drew a human study in which all the subjects gave their informed consent and an animal study, to respond to the drawn objectives:

In the human study with medicines applied by spray, we selected 4 groups of 8 individuals to whom biopsy of the anterior portion of the nasal inferior turbinate was carried out after 14 days of administration of saline solution (0,9 % NaCl), MF, AZ or SC.

In the morphological human study with hyperbaric oxygen, we chose 2 groups of 9 individuals. One of the groups carried out 15 sessions of HBO of 100 minutes and the other constituted the control group to which oxygen was not administered and whish did not suffer provoked variations of the atmospheric pressure. The biopsy of the anterior portion of the inferior turbinate was bilateral, for the purpose of optic and electron transmission microscopy analysis.

The animal study was performed with 3 groups of 8 rats, lineage Wistar. The control group was not subjected to the oxygen or to variations of pressure. One group completed a single session of HBO, of 485 minutes, according to the extended table 6 of the US navy for the treatment of the decompression syndrome and the last group carried out 30 daily sessions of 100 minutes of HBO. The concha nasalis ventralis, that corresponds to the inferior turbinate, was harvested bilaterally.

For the statistical analysis of the results we used the t test, considering a p<0,05 value to indicate a statistical significance. The Bernoulli distribution was used to determine statistical significance of the presence of inflammation.

For the functional study of the nasal flow in patients subjected to HBO, we resorted to the previously validated evaluation of the nasal peak inspiratory flow, with the device In- checktm ATS97 (Clement Clarke International, UK). We verified that the nasal peak inspiratory flow increased from 149,4 + 12,0 l/min at the sea level before the beginning of the treatment to 176,4 + 16,0 l/min in the maximum pressure, breathing 100% oxygen. This increase of 18% is statistically significant (p = 0,001). After the HBO session the nasal peak inspiratory flow was of 158,4 + 13,0 l/min; this increase of 6 % regarding the value before the session is also statistically significant (p = 0,007).

In the human study with medicines applied by spray, we verified an infiltration of the epithelium and of the chorion for polymorphonuclear (PMN) leucocytes and an infiltration only of the chorion for lymphocytes. This was not observed on the control population. In the morphological human study with hyperbaric oxygen we demonstrated: i) a significant increase of the thickness of the basement membrane of 36 %,; ii) an inflammatory infiltration for PMN, of moderate degree, of the epithelium and of the chorion of the respiratory nasal mucosa. A small percentage of epithelial cells (less than 10%), of the samples of the individuals subjected to the HBO, presented edema of the ciliar membrane, fusion of the membrane of adjacent cilia and lack of central or peripheral pairs of microtubules, when compared to the control group.

As for the the animals subjected to the chronic treatment, the respiratory nasal mucosa presented, a statistically significant leukocyte infiltration, such as in human. This infiltration was mild and formed by PMN and lymphocytes. We found a significant increase of the thickness of the epithelium in this group. In the animals subjected to a single prolonged HBO session no morphological alterations were observed. No alterations in any of the studied groups were identified in the ultrastructural analysis.

By way of this set of results we conclude that the application of medicines like MF, AZ or SC in the respiratory nasal mucosa is associated to an early, unspecified and transitory inflammatory answer. This is also verified in chronic HBO treatments in humans and in rats, and it is possibly attributed to the synergy of the elevation of the atmospheric pressure and of the 100% oxygen breathing. The acute HBO therapy, following a long protocol of treatment for the decompression syndrome, did not provoke alterations in the nasal mucosa, after optic and transmission electron microscopy analysis. This result can be justified by the intercalate breath of air and/or to weans of pressure that happened along the treatment.

RÉSUMÉ

Le nez est le premier organe respiratoire à entrer en contact avec l'air et avec les différentes substances qu’il transporte. C’est aussi le premier organe respiratoire cible de variations physiques de l'atmosphère.

Dans la Médecine navale, l'effet des variations de pression atmosphérique a une importance particulière due aux missions qui se se déroulent dans un milieu dysbarique et, aux activités à l'intérieur de chambres hyperbariques. La respiration d'oxygène à 100% dans des pressions atmosphériques de 2.5 ATA permet de saturer l'hémoglobine et d'augmenter environ 17,5 fois la quantité d'oxygène dissoute dans le plasma.

Au-delà de la pharmacodynamie de l'oxygène dans des conditions hyperbariques, nous avons considéré qu’il était important d’apprécier la réponse de la muqueuse nasale saine quand elle est stimulée par des médicaments d'application topique nasale. Nous avons sélectionné des médicaments de différents groupes pharmacologiques: mométhasone fuorate (MF), azélastine (AZ) et la calcitonine de saumon (CS).

En ayant pour base l'hypothèse dont l'application de médicaments dans la muqueuse respiratoire nasale n'est pas inoffensive, ce travail a pour objet la caractérisation clinique et morphologique des effets des médicaments selectionnés, dans les paramètres suivants: étude microscopique et ultrastructurale, caractérisation immunohistochimique et évaluation physiologique du débit nasal dans l'oxygénothérapie hyperbarique (OHB). Après l’appréciation et l’approbation par la Commission d'Éthique de l'Hôpital de la Marine, nous avons esquissé une étude humaine où tous les intervenants ont donné leur approbation informée et, une étude animale pour répondre aux objectifs tracés:

Dans l'étude humaine avec des médicaments appliqués par nébulisation, nous avons sélectionné 4 groupes de 8 personnes sur lesquelles a été réalisée une biopsie de la portion antérieure du cornet nasal inférieur, après 14 jours d'administration de solution saline (0,9% NaCl), MF, AZ ou CS.

Dans l'étude morphologique humaine avec oxygène hyperbarique, nous avons choisi 2 groupes de 9 personnes. Un groupe a réalisé 15 sessions d'oxygénothérapie hyperbarique de 100 minutes, et l'autre a constitué le groupe de contrôle auquel on n'a pas administré d’oxygène et qui n’a pas souffert de variations provoquées par la pression atmosphérique. La biopsie de la portion antérieure du cornet inférieur a été bilatérale, par évaluation avec microscopie optique et électronique de transmission.

L'étude animale a été effectuée avec 3 groupes de 8 souris d’ascendance Wistar. Le groupe de contrôle n'a pas été soumis à l'exposition à l'oxygène ou à des variations de pression ; un groupe a complété une seule session de OHB, de 485 minutes, selon le tableau 6 élargi de la marine de guerre américaine pour le traitement du syndrome de décompression et, le dernier groupe a accompli 30 sessions quotidiennes de 100 minutes de OHB. On a procédé à la récolte de la concha nasalis ventralis qui correspond au cornet inférieur, bilatéralement.

L'analyse statistique des résultats a été faite en utilisant le test t, avec une valeur p<0,05 pour indiquer la signification statistique. La distribution de Bernoulli a été utilisée pour évaluer la signification statistique de la présence d'inflammation.

Pour l'étude fonctionnelle du débit nasal sur des malades soumis a l’OHB, on a fait appel à l'évaluation, préalablement validée, du débit inspiratoire nasal de pointe, avec l'appareil

In-checktm ATS97 (Clement Clarke International, UK). Nous avons vérifié une

augmentation de 149,4 + 12,0 l/min au niveau de la mer avant le début du traitement, pour 176,4 + 16,0 l/min à la pression maximum à respirer de l’oxygène à 100%. Cette augmentation de 18% est statistiquement significative (p = 0,001). Après la session de OHB le débit inspiratoire nasal de pointe était de 158,4 + 13,0 l/min ; cette augmentation de 6% concernant la valeur avant la session est aussi statistiquement significative (p = 0,007).

Dans l’étude humaine avec des médicaments utilisés en nébulisation, on a trouvé une infiltration de l'épithélium et du chorion par des leucocytes polymorphonucléaires (PMN) et une l'infiltration strictement du chorion par des lymphocytes, contrairement à ce qui se passait dans les contrôles.

Dans l'étude morphologique humaine avec oxygène hyperbarique nous avons démontré une augmentation significative de l'épaisseur de la membrane basale de 36% , un infiltré inflammatoire par PMN, de degré modéré, de l'épithélium et du chorion de la muqueuse respiratoire nasale et un petit pourcentage de cellules épithéliales (inférieur à 10%), avec oedème de la membrane ciliaire, fusion de la membrane de cils adjacents et un manque de paires de microtubules centrales ou périphériques, en comparaison avec le groupe de contrôle.

Dans l’étude sur les animaux soumis à un traitement chronique, la muqueuse respiratoire nasale présentait, comme chez les humains, un infiltré leucocitaire statistiquement significatif. Celui-ci était d’un léger degré, formé par PMN et de lymphocytes. Nous avons constaté également une augmentation significative de l'épaisseur de l'épithélium dans ce

groupe. Chez les animaux soumis seulement à une longue session de OHB, on n’a trouvé aucun changement morphologique. Dans l'évaluation ultrastructurale, on n’a identifié aucune altération dans n’importe quels groupes étudiés.

De cet ensemble de résultats nous concluons que l'application de médicaments comme MF, AZ ou CS dans la muqueuse respiratoire nasale est associée à une réponse inflammatoire précoce, non spécifique et transitoire. Celle-ci se vérifie aussi dans les traitements chroniques par OHB sur les humains et sur les souris, ce qui peut être attribué à la synergie de l’ élévation de la pression atmosphérique et de la respiration de l'oxygène à 100%. Dans la OHB appliquée d’une forme aiguë, en suivant un protocole long de traitement du syndrome de décompression, on n’a pas trouvé d’altérations dans la muqueuse nasale, après l’étude par microscopie optique et électronique de transmission. Ce résultat peut être dû à la respiration intercalaire d'air et/ou au sevrage de pression qui est constaté et vérifié tout au long du traitement.